تحلیل آیرودینامیکی و شبیه‌سازی عددی ایرفویل ناکا 0012 توربین بادی با استفاده از روش صفحات گردابه

نوع مقاله: علمی-ترویجی

نویسندگان

1 مهندسی مکانیک،دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه دریانوردی و علوم دریایی چابهار، چابهار، ایران

2 ن

چکیده

روش صفحات گردابه، بدون نیاز به شبکه ‌بندی بر روی هندسه جریان و تعیین سرعت در تمام میدان سیال، سرعت در هر نقطه از جریان را تعیین می‌کند. با توجه به اهمیت آیرودینامیک پره در ضریب عملکرد توربین، برای مدل ‌سازی ایرفویل از معادلات بیزیر استفاده شده ‌است. جریان پیرامون پره توربین بادی عمود محور به صورت دو بعدی توسط دینامیک سیالات محاسباتی شبیه ‌سازی و ایرفویل NACA0012 انتخاب و مش‌ زنی ایرفویل در دیزاین مدلر انسیس انجام و برای حل از فلوئنت که پایه اساس آن بر اساس روش حجم محدود می‌باشد، استفاده گردید. همچنین به منظور بررسی قابلیت‌های روش صفحات گردابه، نتایج حاصل از کد نویسی به زبان فرترن را با نتایج نرم‌ افزار فلوئنت و Q-blade که با استفاده از مدل‌های مومنتم و الگوریتم صحیح، شبیه ‌سازی را انجام می‌دهد، مقایسه شد. نتایج بدست آمده از روش صفحات گردابه با کدنویسی فرترن نشان داد که در مقایسه با مقادیر آزمایشگاهی از دقت قابل قبولی برخوردار است و روش صفحات گردابه در اعداد رینولدز پایین، ضرایب لیفت و درگ را به مراتب دقیقتر از نرم افزار فلوئنت و Q-Blade مدل می‌کند.

کلیدواژه‌ها


- مراجع

[1] J. Moores, Potential Flow 2-Dimensional Vortex Panel Model: Applications to Wingmills. Bachelor of Science Thesis, University of Toronto, Canada, 2003.

[2] H. Wonga, K. Chonga, W. Sukiman, N. Chew, S. Shiah, and T. Wang, Performance enhancements on vertical axis wind turbines using flowaugmentation systems:A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 73 pp 904-921, 2017.

[3] T. W. Chiou, Prediction of The Aerodynamic Loads on a Railway Train in a Cross-Wind at Large Yaw Angles Using an Integrated Two and Three Dimensional Source/Vortex Panel Method, Journal of Energy Conversion and Management, 48(2): 454-461, 1995.

[4] L. Wang, L.  Zhang, and N. D.  Zeng, A Potential Flow 2D Vortex Panel Model: Applications to Vertical Axis Straight Blade Tidal Turbine. Energy Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 57(1) :19-39, 2007.

[5] Z. H. Chen, A Vortex Based Panel Method for Potential Flow Simulation Around a Hydrofoil, Journal of Fluids and Structures, 28(1):378-391, 2012.

[6] T. W. Chiu, A Two-Dimensional Second Order Vortex Panel Method for the Flow in a Cross-Wind Over a Train and Other Two-Dimensional Bluff Bodies. 37(1): 43-64, 1991.

[7] T, Sakajo, Numerical Computation of a Three-Dimensional Vortex Sheet in a Swirl Flow. Fluid Dynamic Research, 28(16): 423-448, 2001.

[8] S. Schmitz, and J. J.  Chattot, A Coupled Navier–Stokes/Vortex–Panel Solver for the Numerical Analysis of Wind Turbines, Computers and Fluids. 35(7): 742-745, 2006.

[9] M. J. Stock, W.  Dahm and G. Tryggvason Impact of a Vortex Ring on a Density Interface Using a Regularized Inviscid Vortex Sheet Method. Journal of Computational of Physics, 227(21): 9021- 9043, 2008.

[10] J. Vince, Mathematics for Computer Graphics, 3rd Edition, Springer, pp. 17-37, 2010.

[11] N. Gregory and P. G. Wilby, NPL 9615 and NACA0012 a Comparison of Aerodynamic Data. Aeronautical Research Council, C.P.No.1261.

[12] E. V. Laiton, Wind Tunnel Tests of Wings at Reynolds Numbers Below 70 000. Experiments in Fluids, 23(5):405-409,1997.

[13] R. M. Pinkerton, The variation with Reynolds number of pressure distribution over an airfoil section, Technical Report No. 613, NASA, Cranfield, UK, 1938.

[14] L.A. Danao, B. Abuan and R. Howel, Design analysis of a horizontal axis tidal turbine, 2016.